Pertemuan VIII: PROKARIOT, PROTISTA, DAN CENDAWAN
Program Tingkat Persiapan Bersama IPB 2011
1
PROKARIOT: BAKTERI DAN ARKAEA
Pokok Bahasan:
Prokariot: kemampuan adaptasi, struktur sel, keragaman nutrisi
Bakteri Archaea
2
Kemampuan Adaptasi Prokariot
Organisme pertama bumi
Bertahan hingga sekarang
Seleksi alam terjadi terus menerus pada berbagai kondisi Sianobakteri di danau
adaptasi beragam
3
Bakteri pada ujung jarum
Struktur Sel Prokariot
Uniseluler: tunggal, agregat, atau koloni batang
Ukuran: umumnya 0,5–5 µm, kecuali Thiomargarita namibiensis (+750 µm) kokus
Bentuk sel: batang, kokus, spiral spiral
4
Metabolisme Prokariot
Fotoautotrof/fotosintetik Cahaya matahari
Sumber Karbon CO2
Kemoautotrof
Senyawa anorganik (H2S, S, Fe)
CO2
Fotoheterotrof
Cahaya matahari
organik
Kemoheterotrof
Senyawa organik
organik
Tipe Nutrisi
Sumber Energi
5
Reproduksi Prokariot
Pembelahan biner
Keragaman genetik - reproduksi cepat - mutasi - rekombinasi
Struktur adaptasi: membentuk endospora (saat lingkungan tidak sesuai)
6
Metabolisme Prokariot Ketersediaan Oksigen
Obligat aerob
: O2 untuk respirasi seluler
Obligat anaerob
: tidak perlu O2 (mati kalau ada O2)
Anaerob fakultatif: - ada O2 - tidak ada O2
aerob anaerob, fermentasi
Ketersediaan Nitrogen Pembentukan asam nukleat dan asam amino Fiksasi Nitrogen - Nitrogen di atmosfer
amonia
- Sianobakter dan Metanogen 7
Kerjasama Metabolik
Kerjasama antar prokariot
Menggunakan sumberdaya lingkungan
Contoh:
Anabaena: sel heterosit untuk fiksasi Nitrogen
Pembentukan biofilm
Bakteri pengguna sulfat
Archaea pengguna metan dasar laut
Koloni Anabaena
Biofilm: beberapa bakteri penyebab plaque pada gigi 8
Struktur Sel Bakteri
Penyusun dinding sel: peptidoglikan
tebal
Gram positif
tipis
Gram negatif
- membran luar lipopolisakarida bersifat toksik - lebih resisten terhadap antibiotik 9
Struktur Sel Bakteri Flagella:
membantu pergerakan penataan berbeda lingkungan homogen lingkungan heterogen
gerakan acak aksis +/-
Pili (tidak pada semua bakteri): membantu perlekatan sel membantu konjugasi (pili seks)
kapsul
Kapsul: pelekat substrat atau individu lain alat perlindungan terhadap: − kekeringan − sistem imun inang pili 10
Struktur Sel Bakteri Bahan Genetik
Kromosom sirkuler: daerah nukleoid, nukleus tak bermembran
Plasmid: - DNA di luar kromosom - dalam satu sel bisa terdapat lebih dari satu plasmid
plasmid
11
Peranan Bakteri
Pertanian: dekomposer, siklus Nitrogen global, simbiosis, parasitisme, dll
Kesehatan: - simbiosis mutualisme (di usus) - simbiosis komensalisme (pada kulit)
Industri: - makanan, tekstil, yogurt, keju, plastik alam, vitamin, antibiotik, hormon, bioremediasi dan bioetanol - Pembuatan plastik alam (PHA, polyhydroksialkanoat)
Lingkungan: bioremediasi di lahan tumpahan minyak
12
Peranan Bakteri
Bioremediasi tumpahan minyak
bioetanol
13
Peranan Bakteri simbiosis
Bakteri bioluminesens, digunakan ikan untuk menarik mangsanya
patogen
Borrelia burgdorferi, spiroketa yang dibawa tungau: penyakit lyme menyebabkan artritis, penyakit jantung dan kerusakan sistim saraf.
14
Arkaea Arkaea: hidup di daerah ekstrim
Arkaea ekstrim halofil - Halobacterium (di laut mati. c/o: Danau Owens) - hidup dalam kadar garam 9% (kadar normal 4%)
Arkaea ekstrim thermofil - Sulfolobus, hidup pada suhu 900C - Geogemma barossii, hidup pada suhu 1210C - Pyrococcus furiosus
Koloni prokariot thermofil (oranye dan kuning)
15
Arkaea Metanogen
CO2 digunakan untuk oksidasi H2
menghasilkan metan
Hidup di rawa-rawa, saluran pencernaan sapi, rayap, herbivora lain
Penemuan Arkaea Baru 1996: Korachaeota dari air terjun di Yellow Stone 2002: Nanoarchaeota menempel pada Crenarchaeota: • • •
celah hidrotermal pantai Iceland diameternya 0,4 µm ukuran genom kecil, yaitu 500.000 pb.
16
Beggiatoa, a sulfur-eating bacterium
17
Eukariot: Protista • Tipe sel eukariot - memiliki organel - struktur dan organisasi sel kompleks
• Keragaman struktur dan fungsi - uniseluler (beberapa berkoloni dan multiselular) - vakuola kontraktil untuk memompa kelebihan air
18
Keragaman Nutrisi dan Reproduksi Protista • Keragaman Nutrisi: - fotoautotrof: mempunyai kloroplas - heterotrof: absorbsi materi organik - miksotrof: menggabungkan fotoautrotrofik dan heterotrofik • Reproduksi dan siklus hidup: aseksual dan seksual
19
Protozoa: Protista Heterotrofik
• Flagellata: mempunyai flagela • Amoeba: mempunyai pseudopodia (kaki semu) • Apicomplexa: mempunyai struktur apikal yang kompleks • Ciliata: mempunyai silia • Kapang lendir (slime mold)
20
Keragaman Protozoa
Giardia (Flagellata)
Trypanosoma (Flagellata)
Amoeba
Kapang lendir Paramaecium (Ciliata)
Stentor (Ciliata)
Plasmodium (apikompleksa) 21
Ganggang (Algae) • Uniseluler (contoh: Diatom, Chlamydomonas) • Multiseluler (seaweed)
1. Ganggang Kersik (Diatom) • •
Uniseluler, fotosintetik, hidup di laut dan danau Dinding bersilika: tahan pada tekanan 1.4 juta kg/m2 ≈ tekanan di setiap kaki meja yang ditempati gajah
•
Reproduksi umumnya aseksual
•
Energi simpanan: - laminarin (polimer glukosa) - minyak: sumber makanan protista, dan invertebrata
Ganggang (Algae) 2. Algae Keemasan • Mengandung karotenoid kuning dan coklat • Biflagel, terletak pada salah satu ujung sel • Sebagai plankton fotosintetik air tawar dan laut • Beberapa spesies miksotropik: absorpsi senyawa organik terlarut • Banyak spesies membentuk kista (lingkungan tak menguntungkan) • Contoh: Dynobryan sp.
Synura sp.
Ganggang (Algae) 3. Algae Hijau • Komposisi pigmen seperti klorofil tumbuhan • Hidup di air tawar, laut, dan beberapa spesies di darat • Cara hidup: plankton, simbiosis dengan eukariot lain • Uniseluler (Chlamydomonas ) dan multiseluler
Algae hijau: koloni dan uniselular
Alga hijau: Caulerpa sp.
Ganggang (Algae) 4. Algae Coklat • Multiseluler, hidup di air laut yang dingin, tubuh besar • Tubuh (talus): holdfast, stipe, blade • Beberapa dilengkapi gelembung apung: pertahanan “blade” • “Giant seaweed”(panjang stipe 60 m) • Dinding sel: selulosa, polisakarida pembentuk gel (algin) untuk melindungi talus dari gelombang dan kekeringan • Komoditas penting: - beberapa spesies dapat dimakan (Laminaria sp.) - algin sebagai pengental makanan
Laminaria sp.
Turbinaria sp.
Ganggang (Algae) 5. Algae Merah • Pigmen fikoeritrin • Adaptasi: - hidup di air dangkal: sedikit fikoeritrin (merah kehijauan), - kedalaman air moderat: banyak fikoeritrin (merah cerah), - air yang lebih dalam: sedikit fikoeritrin (hitam) • Umumnya multiseluler, tidak sebesar “giant seaweed” • Beberapa spesies tanpa pigmen (parasit pada algae merah lainnya) • Beberapa spesies dapat dimakan, • Contoh: Palmaria palmata, Porphyra, Eucheuma sp.
Eucheuma sp.
Palmaria palmata
EUKARIOT: CENDAWAN (FUNGI) Ciri-Ciri:
Eukariot heterotrof
Absorpsi nutrisi melalui dinding sel
Struktur somatik (soma=tubuh) umumnya haploid: - uniselular - multiselular - amuboid
Struktur reproduksi: - spora seksual dan/atau aseksual dengan cara pembentukan yang beragam
27
Pengelompokkan Cendawan Cendawan: khamir, kapang, dan jamur Anggota Cendawan:
Cendawan sejati − −
Cendawan semu −
Dinding sel tersusun atas khitin Chytridiomycetes, Zygomycetes, Ascomycetes, Basidiomycetes, Deuteromycetes
Dinding sel tersusun atas selulosa: Oomycetes
Cendawan protoctista − −
Struktur somatik tidak berdinding Myxomycetes dan Plasmodiophoromycetes 28
Khamir dan Kapang
Khamir (yeast) - Uniselular - Mikroskopis - Unisel sebagai struktur somatik dan reproduksi (Saccharomyces) Kapang (mold) - Multiselular - Mikroskopis - Hifa bersekat dan tidak bersekat b
koloni sel khamir
Cendawan air Ustilago maydis
Penicilium
c nukleus sekat
hifa septat
nukleus
hifa aseptat
Kapang Mikroskopis
Kapang lendir seluler (anggota cendawan protoctista)
(*dok. Nuni Ariyanti, di hutan Sulawesi
Kapang lendir plasmodial (cendawan protoctista)
Sel amuboid: dalam klasifikasi 5 kingdom dimasukkan pada Protista
30
Jamur/Mushroom • Multiselular dan makroskopis • Cendawan sejati
Cendawan Sejati (Dok. Nunik S Ariyanti, Hutan Sulawesi Tengah)
31
Perkecambahan Spora dan Pemanfaatan Substrat • Perkecambahan spora: kondisi lingkungan mendukung (lembab, gula) hifa • Menggunakan energi dari glikogen dalam spora • Hifa mampu memproduksi enzim ekstraselular yang sesuai bagi perombakan substrat • Pemanfaatan substrat: − saprotrof: eksploitasi habis, pembentukan spora − biotrof: eksploitasi perlahan, hubungan langgeng; kondisi buruk pembentukan spora.
32
Bagaimana Cendawan Mendapatkan Makanan?
miselium (kumpulan hifa) pada serasah
absorpsi melalui dinding sel
enzim ekstraselular
bahan organik (molekul kompleks)
molekul sederhana
33
Struktur Reproduksi Seksual Cendawan Spora seksual: −
basidiospora − askospora − zigospora − oospora
Askospora dalam askus
Zigospora dalam zigosporangium Oogonium muda
basidiospora pada basidium
basidium
Oogonium dewasa berisi oospora 34
Struktur Reproduksi Aseksual Cendawan Sporangium berisi banyak sporangiospora
Spora aseksual:
sporangiospora
konidium
Zoospora Konidium dengan susunan berantai
Cara pembentukan spora beragam flagella
zoospora
35
Siklus Hidup Cendawan 3 Spora
2 Nukleus diploid
dilepaskan
1
Tubuh buah (mushroom) Nukleus haploid DIPLOID Spora HAPLOID DIKARIOTIK
4 6
Pertumbuhan miselium dikariotik
5 Fusi dua hifa yang kompatibel
Perkecambahan Spora dan Pertumbuhan miselia
Cara Hidup dan Peranan Cendawan 1. Hidup Bebas: saprob, nutrisi dari bahan organisme mati Jamur dekomposer
Jamur budidaya
Pleurotus
Penghasil pigmen merah
Monascus
Penampakan pigmen Agar-agar dengan Monascus yang Pewarna pigmen Ditumbuhkan pada media Monascus
Ganoderma
Penghasil antibiotik
Penicillium menghambat pertumbuhan bakteri Staphylococcus aureus
37
Cara Hidup dan Peranan Cendawan 2. Simbiosis •
Predator: struktur perangkap mengeluarkan ensim ekstraseluler untuk mendegradasi tubuh nematoda
•
Parasit dan patogen
•
Mutualisme: liken, mikoriza
Cendawan memerangkap Nematoda
Cendawan pada Telapak kaki
Cendawan pada Dapat dikonsumsi Sebelum bulir jagung pecah jagung
Bulir jagung sudah pecah 38
Cara Hidup dan Peranan Cendawan Liken • Asosiasi cendawan dengan algae atau cyanobacter - Cendawan menyediakan lingkungan tumbuh - Algae menyediakan sumber karbon - Cyanobacter memfiksasi N2 & penyedia N organik
• Bioindikator pencemaran udara • Pewarna alami, makanan, bahan obat, parfum
39
Cara Hidup dan Peranan Cendawan Mikoriza • Asosiasi cendawan dengan akar tumbuhan • Hifa cendawan meningkatkan area permukaan absorpsi
air dan mineral khususnya fosfat untuk tanaman. • Akar mensuplai gula ke cendawan • Dimanfaatkan sebagai pupuk endomikoriza pada akar tanaman hortikultura
Tanaman Pinus
vesikel cendawan tanpa mikoriza
dengan mikoriza 40
Peranan Cendawan
aktivitas enzim
41
terima kasih
